摘 要：矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术，在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用。本文描述了福州华虹智能科技股份有限公司生产的YCS512矿用本安型探水仪在探测界沟矿8220工作面顶板方向100m深度范围内岩层富水情况中的应用报告。
关键词：瞬变电磁；富水性
1 工程概况
1.1 工程简介
    8220工作面是东一采区82煤层首采面，属缩小防水煤柱上提开采工作面，上部为82煤层露头防水煤岩柱，西为采区上山保护煤柱，东为DF11断层保护煤柱，下部为8221工作面(尚未掘进)。走向长910m，倾斜长60～140m，面积100900㎡，煤层倾角15～18°，平均16°，揭露煤层平均厚度2.3m左右，可采储量29.8万吨。
8220工作面水文地质复杂，上距“四含”33.7m，留防砂煤岩柱。主要受顶板砂岩水及“四含水”的影响，同时8220工作面顶板7煤工作面采空区的富水性也会对该工作面的回采构成威胁。
1.2 探测目的及任务
    为确保8220工作面的安全开采，工作面开采前必须查明顶板岩层的富水性及断层、裂隙含水情况，为工作面防治水工作提供技术依据。为此，界沟煤矿确定采用地球物理勘探手段查明工作面开采范围内顶板岩层富水情况，为工作面安全高效开采提供有效的水文地质依据。
矿井瞬变电磁法具有定向性好的特点，将线框与工作面设计成一定的角度从而探测工作面顶板一定范围内岩层电性的变化规律。
    本次地球物理勘探根据矿方要求，结合现场条件，采用矿井瞬变电磁法，完成以下任务：探查8220工作面顶板方向100m深度范围内岩层富水情况。
2 仪器设备
    本次探测使用仪器为福州华虹智能科技股份有限公司生产的YCS512矿用本安型探水仪，该矿用本安型瞬变电磁仪对低阻充水区域反映灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且具有施工方便、快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方超前探测，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中可能存在的水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。
3 现场工作技术方法
3.1 井下观测系统布置
    本次探测于2015年7月10日—7月11日完成现场数据采集，采集区域包含回风巷950m、机巷950m以及切眼60m。主要是探测8220工作面顶板岩层的富水性，所以在回风巷设计3个探测方向，分别为工作面垂直顶板90°、工作面内顶板60°、工作面内顶板45°；在切眼设计3个探测方向，分别为工作面垂直顶板90°、工作面内顶板60°、工作面内顶板45°；在机巷内设置四个探测方向，分别为工作面垂直顶板90°、工作面内顶板60°、工作面内顶板45°以及工作面外顶板45°。现场测点布置为每10m一个测点，具体物理测点布置详见图3-1所示。
4 数据处理及结果解析
4.1 数据处理
    本次瞬变电磁探测数据处理采用YCS512型矿用瞬变电磁仪配套的MTem2.0处理系统，其处理主要流程为：数据上传—格式转换—数据滤波处理—计算全区视电阻率—正反演计算—结果成图。
4.2 结果解析
    经上述数据处理、分析，获得8220工作面顶板不同深度岩层视电阻率剖面图，图中不同的色调表示不同的视电阻率值，并且遵循色调从冷色调到暖色调表示视电阻率值不断升高的规律，具体如图4-1所示。
通过8220工作面顶板不同深度探测结果切片图(图4-1)，可以综合分析工作面顶板探测范围内纵向电性变化情况。
    在本次分析过程中，最高视电阻率的值为80Ω•m左右，最低为4Ω•m左右。
具体分析如下：
· 8220工作面回风巷顶板：
    在距离起始位置150～250m段、400～500m段、580～680m段以及740～810m段出现视电阻率值相对较低区域，这些区域的视电阻率值在8Ω•m以内，推测这些区域顶板砂岩存在一定的富水性；其中，580～680m段以及740～810m段顶板“四含”可能存在一定的富水性。
· 8220工作面机巷顶板：
    在机巷工作面外顶板距离起始位置140m～490m段以及860～950m段出现视电阻率值异常区域；在工作面内顶板距离起始位置140～550m段、760～820m段以及860～950m段出现视电阻率值异常区域，这些异常区域的视电阻率值在8Ω•m以内，推测为受顶板7号煤层采空或顶板砂岩局部富水所致。同时，在520m～560m段、760～820m段以及860～920m段顶板60m深度位置附近出现低阻异常区域，推测该区域“四含”可能存在一定的富水性。
· 8220工作面顶板切片：
    在8220工作面顶板不同深度切片成果图中可以看出，该工作面顶板共存在6处低阻异常区域，分别命名为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6。Y1在距起始位置走向150～200m，距离机巷倾向0～40m范围内；Y2在距起始位置走向300～380m，距离机巷倾向0～30m范围内；Y3在距起始位置走向380～430m，距离机巷倾向90～120m；Y4在距起始位置走向450～530m，距离机巷倾向0～30m；Y5在距起始位置走向560～610m，距离机巷倾向60～80m范围内；Y6在距起始位置走向750～820m，距机巷倾向10～50m范围内。 5 结论
    根据8220工作面回风巷和机巷的地质资料，结合本次瞬变电磁探测结果，得出如下结论：
    在8220工作面顶板方向上，共存在6处低阻异常区域，分别命名为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6。
Y1在距起始位置走向150～200m，距离机巷倾向0～40m范围内；
Y2在距起始位置走向300～380m，距离机巷倾向0～30m范围内；
Y3在距起始位置走向380～430m，距离机巷倾向90～120m；
Y4在距起始位置走向450～530m，距离机巷倾向0～30m；
Y5在距起始位置走向560～610m，距离机巷倾向60～80m范围内；
Y6在距起始位置走向750～820m，距机巷倾向10～50m范围内。
    其中，Y1、Y2、Y5、Y6这4处低阻异常区域在顶板纵向较高，可能与第四系含水层有一定的水力联系。
    根据本次探测结果，结合矿方提供的地质及水文资料，综合评价8220工作面顶板整体富水性一般。
作者简介：
张兵兵，男，安徽阜阳人，安徽理工大学地质工程专业学士，福州华虹驻华东办事处物探技术人员。